Una proteína clave explica cómo las leguminosas “se autofertilizan” con nitrógeno
La capacidad de algunas plantas para nutrirse a sí mismas mediante la fijación de nitrógeno ha sido durante décadas uno de los fenómenos más estudiados de la biología vegetal. Un nuevo trabajo publicado en la revista Science identifica ahora una pieza molecular clave en ese proceso: una proteína llamada SYFO2, que permite que bacterias beneficiosas entren en las células de las raíces de las plantas leguminosas.
El estudio, liderado por el biólogo vegetal Thomas Ott dentro del proyecto científico Enabling Nutrient Symbiosis in Agriculture, explica cómo esta proteína actúa como una especie de “puerta molecular” que facilita la colonización de las raíces por bacterias fijadoras de nitrógeno. Este descubrimiento ayuda a comprender por qué cultivos como los guisantes, los frijoles o el trébol pueden prosperar en suelos donde otras plantas necesitarían fertilizantes.
La mayoría de las plantas mantienen relaciones simbióticas con microorganismos del suelo. En muchos casos, hongos microscópicos penetran en las raíces y ayudan a absorber agua y nutrientes, mientras reciben carbohidratos producidos por la planta.
Sin embargo, las leguminosas poseen una asociación adicional mucho más especializada con bacterias del suelo conocidas como Rizobio. Estas bacterias tienen la capacidad de fijar el nitrógeno atmosférico, es decir, transformar el nitrógeno del aire en compuestos químicos que las plantas pueden utilizar para crecer.
El resultado es un sistema natural de fertilización: las bacterias proporcionan nitrógeno y la planta les suministra energía. Este proceso se desarrolla en pequeños nódulos que se forman en las raíces.
El papel decisivo de la proteína SYFO2
El nuevo estudio revela que la proteína SYFO2 desempeña un papel crucial en la fase inicial de esta relación simbiótica. Cuando las bacterias quedan atrapadas en los pelos radiculares de la planta, la proteína desencadena una reorganización del citoesqueleto de actina dentro de las células vegetales.
Ese cambio estructural permite que las bacterias atraviesen la pared celular y penetren en el interior de la raíz. Una vez dentro, se inicia la formación de los nódulos donde se realizará la fijación del nitrógeno. Según los investigadores, este momento representa una transición clave en la interacción planta-microbio: la planta pasa de simplemente captar bacterias a permitir activamente su entrada en las células.
Para demostrar el papel de SYFO2, el equipo internacional utilizó una combinación de técnicas avanzadas de biología molecular, genética e imagen microscópica.
Primero analizaron la localización de la proteína dentro de las células de las raíces y observaron que se concentra en nanodominios específicos de la membrana celular. Posteriormente estudiaron cómo estas regiones se activan cuando las bacterias se adhieren a los pelos radiculares.
Los investigadores también recurrieron a experimentos genéticos para observar qué ocurría cuando el funcionamiento de SYFO2 se modificaba. Los resultados mostraron que sin esta proteína el proceso de entrada bacteriana se bloquea, lo que confirma su papel esencial en la simbiosis.
Un mecanismo evolutivo más antiguo
Uno de los aspectos más llamativos del estudio fue la prueba realizada con plantas que normalmente no establecen este tipo de relación con bacterias fijadoras de nitrógeno. Los científicos lograron activar la versión propia de la proteína SYFO2 en el tomate introduciendo un factor regulador clave llamado NIN, un regulador genético asociado a la formación de nódulos en las leguminosas.
Este experimento sugiere que algunos mecanismos genéticos necesarios para la simbiosis ya existen en otras plantas, aunque normalmente no se activan.
El análisis también reveló que la proteína SYFO2 no solo interviene en la relación con bacterias fijadoras de nitrógeno. En varias especies vegetales participa en un tipo de simbiosis más antiguo desde el punto de vista evolutivo: la asociación entre plantas y hongos conocida como micorriza.
Este hallazgo indica que la interacción entre plantas y microorganismos se basa en mecanismos celulares compartidos que han sido reutilizados y modificados a lo largo de la evolución. Los investigadores señalan que estos conocimientos podrían servir como base para explorar si la capacidad de fijar nitrógeno —actualmente limitada a ciertas especies— podría transferirse o replicarse en otros cultivos.
Aunque este objetivo todavía está lejos de aplicarse en la práctica agrícola, el estudio ofrece una explicación detallada de uno de los procesos fundamentales que permiten a las leguminosas aprovechar directamente el nitrógeno de la atmósfera, un recurso esencial para el crecimiento vegetal y para la productividad de los ecosistemas agrícolas. @mundiario